寶雞段嘉陵江流域花椒種植適宜性評價(jià)

薛斯文，周 旗，2

（1.寶雞文理學(xué)院地理與環(huán)境學(xué)院/災(zāi)害監(jiān)測與機(jī)制模擬陜西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 寶雞 721013；2.陜西省中國特色社會主義重點(diǎn)研究中心（寶雞基地），陜西 寶雞 721013）

花椒為蕓香科花椒屬植物，在中國已有兩千多年的栽培歷史；花椒是中國特有的食用香辛料樹種，廣泛種植于四川、重慶、甘肅、陜西等?。ㄊ校?，2］?；ń肪哂兴偕⒃鐚?shí)、實(shí)用性強(qiáng)、易栽培、好管理等特點(diǎn)，是山區(qū)群眾脫貧致富奔小康的經(jīng)濟(jì)樹種。同時(shí)由于花椒樹根系發(fā)達(dá)，固土能力強(qiáng)，也是保護(hù)水土、防止水土流失的生態(tài)樹種?；ń肥羌?jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益于一體的理想造林樹種［3-7］。近年來，隨著花椒產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)戶為提高產(chǎn)量，化肥用量不斷增加，有機(jī)肥用量不足［8］，造成土壤養(yǎng)分失調(diào)、土壤酸化、土壤肥力下降的現(xiàn)象日益嚴(yán)重［8］。寶雞段嘉陵江位于陜西省鳳縣，東西約47 km，南北約72 km，流經(jīng)鳳縣4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)29個(gè)行政村，是以峽谷河流、河漫灘和江心洲等特征為一體的典型的秦巴中高山河流濕地［9］。流域花椒具有1 800多年的人工栽培歷史，由于獨(dú)特的自然氣候條件，所產(chǎn)的大紅袍花椒品質(zhì)優(yōu)良聞名全國，堪稱花椒之極品，被人們譽(yù)之為“鳳椒”［10］。被國家林業(yè)總局命名為中國花椒之鄉(xiāng)，盛產(chǎn)的“大紅袍”花椒通過國家氣候標(biāo)志認(rèn)證［11］。所以，系統(tǒng)構(gòu)建寶雞段嘉陵江流域花椒評價(jià)指標(biāo)，分析寶雞段嘉陵江流域花椒生產(chǎn)的主要養(yǎng)分條件、供水條件、地形條件以及熱量條件，可為當(dāng)?shù)丶皣鴥?nèi)其他花椒產(chǎn)區(qū)的花椒生產(chǎn)和合理布局提供科學(xué)依據(jù)［10］。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概述

嘉陵江發(fā)源于陜西省寶雞市代王山的東峪河，因流經(jīng)鳳縣東北嘉陵谷而得名，古稱閬水、渝水，是長江上游的支流，干流流經(jīng)陜西省、甘肅省、四川省，流經(jīng)的主要城市有寶雞、漢中、廣元、南充、重慶，在重慶市朝天門匯入長江［12］。全長1 199 km，流域面積159 800 km2，陜西境內(nèi)干流長243.8 km，流域面積10 039 km2，其中寶雞市2 531 km2［12］。陜西寶雞段嘉陵江流域位于陜西省鳳縣，流經(jīng)鳳縣4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)29個(gè)行政村，是以峽谷河流、河漫灘和江心洲等特征為一體的典型的秦巴中高山河流濕地［12］?？傮w規(guī)劃分為濕地保育區(qū)、宣教展示區(qū)、生態(tài)休閑區(qū)和管理服務(wù)四大功能區(qū)［9］。整個(gè)濕地公園蜿蜒于嘉陵江兩岸，是第三批國家濕地公園試點(diǎn)單位和國家山地河流濕地重要代表，擁有豐富的濕地生態(tài)旅游景觀和濕地動植物資源，同時(shí)在鳳縣旅游開發(fā)的總體規(guī)劃中占有舉足輕重的特殊位置［9］。北亞熱帶和暖溫帶半干旱、半濕潤氣候區(qū)，花椒著色期長，氣溫適宜，尤其是夜間溫度較低，空氣相對濕度較小（64%～70%），有利于芳香油和麻味素的積累，不易揮發(fā)損失［13］，所以花椒品質(zhì)最佳［13］。鳳縣地處秦嶺腹地，屬濕潤山地氣候［14］。年平均日照時(shí)數(shù)1 840.5 h；年平均溫度11.4℃，最熱月7月平均溫度22.7℃，最冷月1月平均溫度-1.1℃，極端最高氣溫37.3℃，極端最低氣溫-16.5℃；無霜期平均188 d，年平均降水量613.2 mm，圖1是發(fā)展花椒的適生區(qū)域（圖1）［14］。

圖1 寶雞段嘉陵江流域示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究運(yùn)用地理空間數(shù)據(jù)云ASTER GDEM 30M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)提取流域水系，土地利用數(shù)據(jù)來源于地理國情監(jiān)測云平臺［15］，土壤類型數(shù)據(jù)來源于國家地理信息公共服務(wù)平臺天地圖。

1.3 研究方法

1.3.1 建立花椒種植業(yè)適宜性評價(jià)體系 適宜性分析是指土地針對某種特定開發(fā)活動的分布，這些開發(fā)活動包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、作物類型布局、道路選線、重新造林的最適宜的土地等。因此，建立適宜性分析模型，首先確定具體的開發(fā)活動，其次選擇其影響因子［16］，然后評判某一地域的各個(gè)因子對這種開發(fā)活動的適應(yīng)程度，以作為土地利用規(guī)劃決策的依據(jù)［17］。

1）評價(jià)對象?；ń贩N植用地的土地適宜性評價(jià)，通過評價(jià)將研究區(qū)分為不同的適宜性等級：S1（非常適宜）、S2（適宜）、S3（一般）和N（不適宜）。

2）評價(jià)方法。采用基于GIS的土地質(zhì)量評價(jià)法，即將花椒作物生長有關(guān)主導(dǎo)生態(tài)條件與土地質(zhì)量相比照，從而評定土地的適宜性等級。

3）評價(jià)過程。①調(diào)查評價(jià)對象的生態(tài)條件?；ń肥鞘|香科花椒屬落葉小喬木，高可達(dá)7 m；莖干上著刺，枝有短刺，當(dāng)年生枝被短柔毛［18］。適宜溫暖濕潤及土層深厚肥沃壤土、沙壤土，萌蘗性強(qiáng)，耐寒，耐旱，喜陽光，抗病能力強(qiáng)，隱芽壽命長，故耐強(qiáng)修剪。不耐澇，短期積水可致死亡［19］。②確定評價(jià)對象的影響因素和因子。根據(jù)將花椒作物生長有關(guān)的生態(tài)條件與土地質(zhì)量相比照［16］，除了溫度可以通過季節(jié)調(diào)節(jié)外，其他因子如圖2所示。

1.3.2 建立花椒種植適宜性評價(jià)體系 和表1對應(yīng)的空間數(shù)據(jù)，可以用圖2所示的操作過程，生成基于柵格單元的供水條件等級數(shù)據(jù)R1，同理，可以生成供養(yǎng)條件等級數(shù)據(jù)R2［16］、熱量條件等級數(shù)據(jù)R3和土壤侵蝕等級數(shù)據(jù)R4。計(jì)算各因素的權(quán)重和貢獻(xiàn)函數(shù)值［20］。由于每個(gè)影響因素或土地質(zhì)量Q對評價(jià)對象的貢獻(xiàn)大小和適宜程度不同，因此不同因素有不同的權(quán)重W，不同級別的因素對評價(jià)對象的貢獻(xiàn)函數(shù)值P也不同。

圖2 花椒作物生長有關(guān)的影響因素

表1 各影響因子及屬性分級

將不同土地質(zhì)量數(shù)據(jù)R的等級切換為表2中的指標(biāo)值，通過下式計(jì)算出柵格單元的評價(jià)分值。

表2 各影響因子分級評分 （單位：分）

1.3.3 技術(shù)路線 如圖3所示，首先運(yùn)用ArcGIS分別做出水源地分?jǐn)?shù)圖、侵蝕分?jǐn)?shù)圖、供養(yǎng)分?jǐn)?shù)圖和供熱分?jǐn)?shù)圖，最后利用公式（1）將各柵格圖像合并得到適宜性評價(jià)。

圖3 適宜性評價(jià)技術(shù)路線

2 結(jié)果與分析

2.1 各影響因素等級劃分

本研究對影響寶雞段嘉陵江流域花椒種植的供水、供養(yǎng)、熱量以及土壤侵蝕分?jǐn)?shù)進(jìn)行重分類，進(jìn)而將影響因素分為1～6或1～5個(gè)等級，分別是低、較低、中、較高、高以及很高或低、較低、中、較高、高。

2.2 各影響因子等級區(qū)劃結(jié)果

對寶雞段嘉陵江水系進(jìn)行100、200、300、400、500 m緩沖區(qū)分析，再依據(jù)表1進(jìn)行供水等級劃分，發(fā)現(xiàn)離嘉陵江越近，花椒的供水等級越高（圖4）。至于供養(yǎng)等級，嘉陵江流域的東南以及西南地區(qū)多壤土供養(yǎng)能力較強(qiáng)（圖5）。就侵蝕等級而言，沿江兩岸的侵蝕等級都較低（圖6）。至于熱量等級分布，嘉陵江流域的熱量等級在西北和東南地區(qū)較高（圖7）。

圖4 寶雞段嘉陵江流域供水等級

圖5 寶雞段嘉陵江流域供養(yǎng)等級

圖7 寶雞段嘉陵江流域熱量等級

2.3 花椒種植適宜性區(qū)劃結(jié)果

由圖8可知，寶雞段嘉陵江流域旱地分布較為分散，適宜種植花椒的地區(qū)較少，且都在東南和正南地區(qū)；大部分旱地不適宜種植花椒。其中有1.508 km2旱地不適宜種植花椒，約占21.4%；一般適宜地有1.975 km2，約占旱地總面積的37.9%；適宜的地區(qū)僅有2.684 km2，約占27.9%；而非常適宜的旱地面積也較少，為0.909 km2，約占12.8%。

圖8 寶雞段嘉陵江花椒種植適宜性評價(jià)

3 小結(jié)

大多數(shù)學(xué)者對嘉陵江源區(qū)的研究僅停留在植被覆蓋度變化特征［21］、植物資源特征［22］、風(fēng)景區(qū)建設(shè)［23］、水文環(huán)境［24］以及水中污染物［25］等方面，很少有學(xué)者對該地區(qū)土地適宜性進(jìn)行評價(jià)；至于嘉陵江源區(qū)鳳縣花椒的種植主要對氣候條件［11］、產(chǎn)業(yè)發(fā)展［26］、土壤微量元素［27］、病蟲害防治［28］以及地形條件［29］等研究較多，而對花椒種植適宜性研究較少，因而本研究在內(nèi)容上具有一定的創(chuàng)新性。但本研究運(yùn)用坡向是否朝向地形平坦地區(qū)來簡單代替花椒種植的熱量條件精確性還需要加以改進(jìn)。

花椒適宜種植的面積占流域面積的比例達(dá)40.04%，且都集中在東南和正南地區(qū)，這與張國楨等［29］得出的結(jié)論較為一致，因此，本研究具有一定的實(shí)際意義，可以較好地指導(dǎo)流域花椒種植。

結(jié)合上述討論，可得知寶雞段嘉陵江流域花椒種植的適宜性較低，且都分布在東南和南部地區(qū)。未來對寶雞市嘉陵江流域花椒種植進(jìn)行規(guī)劃時(shí)需要加強(qiáng)對東南和南部地區(qū)的化肥施用管理?；ń贩N植的過程中需要對花椒產(chǎn)量進(jìn)行評估，具體還有待深入研究。